[發明專利]一種耦合超臨界CO2

在審

• 申請號: 202210324494.3
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114811577A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 白文剛;張純;吳家榮;高煒;張一帆;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: F23C99/00
• 分類號: F23C99/00;F23D1/02;F01K25/10;F01K7/22;C25C3/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.一種耦合超臨界CO₂循環的鋁-空氣燃燒儲能系統，其特征在于，包括釋能子系統和儲能子系統；

所述儲能子系統包括氧化鋁電解裝置(19)，氧化鋁電解裝置(19)用于對熔融的氧化鋁進行電解，將可再生能源電力通過電化學反應轉化成鋁燃料的化學能進行儲存；

所述釋能子系統包括鋁粉空氣旋風燃燒器(2)，鋁粉空氣旋風燃燒器(2)用于接收氧化鋁電解裝置(19)產生的固體鋁燃料，通過主爐膛(6)和超臨界CO₂循環發電系統將鋁燃料的化學能轉化成電能，對外實現供電，并可協同供熱；

所述鋁粉旋風燃燒器(2)底部設置有燃燒產物收集罐(5)，燃燒產物收集罐(5)收集的固體產物氧化鋁用于氧化鋁電解裝置(19)電解。

2.根據權利要求1所述的一種耦合超臨界CO₂循環的鋁-空氣燃燒儲能系統，其特征在于，所述鋁粉旋風燃燒器(2)的內壁鋪設有一層燃燒器耐火襯里(3)，在燃燒器耐火襯里(3)的底部布置有燃燒器冷卻受熱面(4)，所述燃燒器冷卻受熱面(4)的工質出口與一次氣受熱面(61)的進口相連接，一次氣受熱面(61)的工質出口與高壓透平(12)的進口相連接，高壓透平(12)的出口與再熱氣受熱面(62)的工質進口相連接，在再熱氣受熱面(62)中吸收高溫煙氣熱量后進入低壓透平(13)中膨脹做功，低壓透平(13)的出口與高溫回熱器(14)的熱側進口相連接，高溫回熱器(14)的熱側出口與低溫回熱器(15)的熱側進口相連接，低溫回熱器(15)的熱側出口分為兩路，其中一路經預冷器(17)與主壓縮機(18)的入口相連通，主壓縮機(18)的出口與低溫回熱器(15)的冷側入口相連通，另一路與再壓縮機(16)的入口相連通，再壓縮機(16)的出口與低溫回熱器(15)的冷側出口通過管道并管后分為兩路，其中，一路與高溫回熱器(14)的冷側入口相連通，另一路與分流省煤器(63)的工質入口相連通，高溫回熱器(14)的冷側出口與分流省煤器(63)的工質出口經管道并管后與燃燒器冷卻受熱面(4)的工質入口相連通。

3.根據權利要求1所述的一種耦合超臨界CO₂循環的鋁-空氣燃燒儲能系統，其特征在于，所述鋁粉旋風燃燒器(2)通過送風機(11)提供氧氣，所述送風機(11)的進口與環境空氣相連通，送風機(11)的出口與空氣預熱器(65)的進口相連接，空氣預熱器(65)的出口與鋁粉旋風燃燒器(2)的燃料輸送管路的進口相連接，在燃料輸送管路上連接有鋁燃料儲罐(1)，經高溫空氣輸送的鋁粉空氣混合物進入鋁粉旋風燃燒器(2)中發生燃燒反應。

4.根據權利要求1所述的一種耦合超臨界CO₂循環的鋁-空氣燃燒儲能系統，其特征在于，所述鋁粉旋風燃燒器(2)頂部的氣體出口與主爐膛(6)的煙氣進口相連接，高溫煙氣在主爐膛(6)中依次流經一次氣受熱面(61)、再熱氣受熱面(62)、分流省煤器(63)、SCR脫硝裝置(64)和空氣預熱器(65)后與除塵器(7)的煙氣進口相連接，在除塵器(7)中煙氣中的微細固體顆粒被分離后進入固體顆粒收集罐(8)中收集，除塵器(7)的煙氣出口與引風機(9)的進口相連接，引風機(9)的出口與煙囪(10)的進口相連接。

5.根據權利要求1所述的一種耦合超臨界CO₂循環的鋁-空氣燃燒儲能系統，其特征在于，所述儲能子系統包括氧化鋁電解裝置(19)和可再生能源電力供應(20)；所述氧化鋁電解裝置(19)的物料進口與氧化鋁供應相連通，氧化鋁電解裝置(19)的電源與可再生能源電力供應(20)相連接，在氧化鋁電解裝置(19)中發生電化學反應，在氧化鋁電解裝置(19)的陰極上產生鋁液，通過冷凝收集后得到固體鋁燃料。